Винтови купчини: характеристики, предимства и недостатъци

Основата на къщата е един от най-сложните и скъпи елементи от нейното изграждане. В същото време процесът на неговото създаване е много дълъг - в повечето случаи това е ограничителен етап на строителството. За съжаление, не е рядкост безскрупулните разработчици съзнателно да нарушават технологиите и нормите, за да завършат фондацията възможно най-бързо и да пристъпят към следващите етапи на работа. Често към това ги подтикват самите клиенти, които смятат, че на строителната площадка нищо не се случва твърде дълго. Прекомерното бързане на този етап води до факта, че скоро жителите на новата къща имат проблеми - основата провисва и в резултат на това цялата структура започва бавно да се разпада.

Има ли средно място тук? Възможно ли е бързо да се монтира здрава и надеждна основа? Оказва се, може би. В този случай на помощ идват винтови купчини. Създаването на основа върху винтови купчини изисква не само един или два месеца, а само няколко дни.

Защо такива купчини все още не се използват навсякъде? Защо новите домове не растат толкова бързо, колкото гъбите след дъжд? За да отговорите на тези въпроси, трябва да знаете не само плюсовете, но и минусите на винтовите купчини за основата, за да имате представа какви ограничения има за тяхното приложение. Не забравяйте, че основата е много отговорен въпрос и при избора на дизайнерско решение трябва да разчитате преди всичко на собствените си познания, а не на рекламните уверения на производителите, обещанията на строителите или примери за съседи и познати.

Историята на появата на винтови купчини

Историята на винтовите купчини датира от близо два века. Държавен преврат в областта на изграждането на фундамент от купчини направи талантливият ирландски инженер Александър Мичъл. През 1833 г. той патентова "витлото на Mitchell", което може да бъде инсталирано в подвижни почви, като пясъчното дъно на езерце или калница.

Първата голяма конструкция, издигната на такива кокили, е фар Маулин Пясък, построен в устието на Темза още през 1838 година. Основата му беше девет пилота с винтови връхчета с диаметър 120 см, усукани в земята до дълбочина около 7 метра. В следващите години под ръководството на Мичъл в цяла Англия са построени още няколко фара. Някои от тях останаха непроменени и до днес.

В средата на 19-ти век с помощта на купчини Мичъл са построени над 150 фара в Северна Америка, вълнолом в Портланд, надлез и мостове в Бомбай, железопътна линия в Барода, пристан в Мадрас и много други важни обекти.

В Русия винтовите купчини са открити едва през втората половина на 19 век. Руските инженери бързо оцениха всички предимства на това изобретение, особено при работа в вечна замръзване на северните райони на страната или слаби, наводнени почви на крайбрежните райони. Много скоро винтовите купчини започнаха да се използват широко при изграждането на инженерни конструкции за военни цели (рамко-винтовата опора за високоскоростно изграждане на основи на сглобяеми мостове се използва от нашите военни досега), а по-късно и в гражданското строителство.

Днес стоманени винтови купчини се използват активно по целия свят. Те прибягват до тяхната помощ там, където е необходима висока скорост на изграждане на фундамент: при инсталиране на различни видове опори, разполагане на помпени и сондажни станции, полагане на тръбопроводи, изграждане на временни лагери за работници и др.Тези продукти са най-търсени сред нефтените и газовите компании, военните и промишлените строители и компаниите, извършващи реставрационни работи. Строителните организации, участващи в строителството на жилищни сгради, присъстват в този списък, но далеч от водещите позиции. Разбира се, основите на винтови купчини за жилищни сгради са издигнати, но в повечето случаи говорим за изграждане в труднодостъпни райони или райони с трудна почва, ремонт на проблемните основи на стари жилищни сгради и фиксиране на сгради по склоновете.

Конструкция и характеристики на винтовите купчини

Какви са винтови купчини, които толкова бързо придобиха популярност сред строителите по целия свят? Какви сортове от тях съществуват? На какви характеристики на винтовите купчини трябва да обърна внимание преди всичко?

Винтова купчина се състои от ствол и острие, разположени в края му. Благодарение на последния, този тип купчина се забива в земята чрез завинтване, а не запушване.

1. Тръбата. 2. Главата, която е прикрепена към горната част на купчината. 3. Острие във формата на спирала. 4. Антикорозионно покритие. 5. Технологичен отвор за настройка на пръта.

Има няколко разновидности стоманени винтови купчини. Изборът в полза на конкретен тип се основава на анализ на характеристиките на почвата в тази зона и прогнозното натоварване върху основата. Често дори на един сайт се използват различни видове купчини, което ви позволява да разпределите равномерно натоварването.

Тип накрайник на винта

Върховете на винтовите купчини, служещи за улесняване на потапянето им в земята, могат да бъдат заварени или отливани.

Винтова купчина със заварен връх.

Съвети за отливане са значително по-скъпи и използването им е оправдано само в случай на работа с особено плътни почви, включително вечна замръзване, а също така съдържащи големи включвания от естествен или техногенен произход. Устойчив чугунен накрайник при завиване на купчини лесно унищожава препятствията по пътя му и не се деформира в същото време.

Винтовата купчина за отливане.

Брой остриета

По броя на остриетата винтовите купчини се разделят на единични и многоостриеви (броят на остриетата на един вал в някои случаи може да достигне шест броя). Първите са предназначени изключително за плътни почви с ниска подвижност.

Винтова купчина с едно острие.

Вторите са по-универсални, въпреки че основната им цел са меки почви с ниска носеща способност, тъй като купчините с много остриета са по-устойчиви на различни видове товари - дърпащи или, обратно, притискащи и хоризонтални. Максималната ефективност на винтовите пилоти с много остриета може да бъде постигната чрез правилен избор на броя на перките, оптималното разстояние между тях, стъпката им и ъгъла.

Винт с две лопатки.

Размер на острието

По големина на лопатките винтовите купчини се разделят на широки ножове (диаметърът на лопатките е поне един и половина повече от диаметъра на багажника) и теснолинейни. Благодарение на увеличената площ на опора, купчините с широка купчина са много ефективни на меки почви.

Винтови купчини с широко острие.

Теснолистните имат своя специализация - особено плътна или много замръзнала земя (невъзможно е да се завие широка лопатка в такава почва поради силно увеличения риск от счупване или деформиране на остриетата). Диаметърът на остриетата на винтовата купчина според международния стандарт ICC AC358 (Критерии за приемане на спирала на основата) може да варира от 200 до 350 мм.

Винтови купчини с тесен нож.

Дебелината на метала на винтова купчина

Най-важната структурна характеристика на винтовата купчина е дебелината на метала, от който са направени стените на багажника му. Изчисляването на необходимата дебелина се извършва въз основа не само на прогнозния товар върху купчината, но и на условията на нейната работа. Факт е, че намаляването на дебелината на стената на купчината поради корозионни процеси в крайна сметка води до намаляване на експлоатационния й живот.Според гореспоменатия стандарт ICC AC358, минималната дебелина на стената на пилотния вал трябва да бъде 8 mm в неутрална почва и 9,5 mm в почвата с повишена химическа активност.

Домашните инженери, разбира се, също осъзнаха важността на такъв параметър като дебелината на метала, използван за направата на винтови купчини. В ръководството „Пилоти и пилотни основи“, публикувано в СССР през 1977 г., се посочва, че валът на купчините трябва да бъде направен от безшевна тръба, произведена чрез горещо валцуване с дебелина на стената най-малко 10-14 мм. Въпреки това, в съвременния руски строителен стандарт SP 24.13330.2011 „Пилотни основи“, такъв параметър като дебелината на стената на вала на винтовата купчина изобщо не се разглежда и не е стандартизиран.

Няма да правим предположения защо това се е случило, последствието е важно. Много от местните производители се възползват от липсата на строги изисквания за изграждането на стоманени купчини в руските стандарти и съзнателно игнорират международните стандарти. Желанието за максимална печалба води до загуба на качество.

Повечето винтови купчини, произведени у нас, имат дебелина на стената не повече от 3-4 мм. В същото време те са направени от заварени тръби с намалена устойчивост на корозия. И качеството на защитното антикорозионно покритие, като правило, желае най-доброто: често то се „разлива“ по време на транспортирането на купчини.

Разбира се, в Русия те са в състояние да произвеждат (и не само знаят как, но и произвеждат!) Пилоти, чието качество отговаря на всички изисквания на международния стандарт ICC AC358. Въпреки това, поради високата си цена, в повечето случаи те не издържат на конкуренция с конвенционални стоманобетонни купчини, монтирани в предварително пробит кладенец.

Необходимо е да се вземе предвид дебелината на метала не само на вала на купчината, но и на остриетата му. При конструирането на временни или леки предмети е допустимо да се използват купчини с остриета по-тънки от 5 мм. При издигането на големи конструкции, проектирани за дългосрочна експлоатация, международният стандарт препоръчва използването на пилоти с дебелина на острието 9,5-12,5 мм.

Защитно антикорозионно покритие

За да се намали влиянието на корозионните процеси върху якостните характеристики на стоманените купчини, инсталирани в агресивна почва, не само увеличават дебелината на стените му, но и прилагат допълнително защитно покритие. Най-често използваните методи за защита от корозия на стоманени купчини са поцинковане и нанасяне на специално полимерно (полиуретаново, епоксидно и др.) Покритие. Според ICC AC358 дебелината на защитния полимерен слой трябва да бъде най-малко 400 микрона.

Предимства на основата върху винтови купчини

Скорост на инсталация

Високата скорост на монтаж е може би най-важното предимство на винтовите купчини, тъй като в строителния бизнес те ценят време като нищо друго. Винтовата купчина е готова за употреба веднага след монтажа. Дори бетонирането на вътрешния хлабина на пилотния вал не води до престой на строителната площадка: не е необходимо да се чака бетонът да придобие здравина на марката, тъй като натоварването на купчината се възприема предимно от стоманената й обвивка.

Нисък шум при инсталиране на основата

Ниският шум по време на монтажа е основното предимство на винтовите купчини пред задвижваните. Процесът на забиване на последния в земята се придружава не само от шум, но и от вибрация. Вибрационните ефекти върху земята могат да навредят на различни конструкции, разположени в непосредствена близост до работното място.

Ниска цена

Ниската цена на фундамента върху винтови купчини в сравнение с цената на всички видове стоманобетонни основи се постига предимно поради значително намаляване на обема на земната работа.

Способността да издържат на различни дърпащи товари

Тази способност се дължи на наличието на остриета в винтови купчини.Благодарение на остриетата си, тези купчини могат да бъдат монтирани върху неравномерни платформи (което означава, че са идеално подходящи за сгради, разположени на склонове) и под всякакъв ъгъл спрямо вертикалата.

Няма нужда да получавате голямо количество почва

Малко количество почва, изместено по време на инсталирането на винтови купчини, ви позволява да работите в близост до съществуващи сгради.

Те могат да се използват при различни условия.

Климатично-климатичната простота на винтовите купчини се изразява във факта, че те могат да се експлоатират в доста широк температурен диапазон, не се страхуват от нарастващи подземни води и подуване на почвата и следователно не изискват задължително отводняване на строителната площадка.

Многократното

Едно от приложенията на винтови купчини е изграждането на временни конструкции. След като такава сграда е изпълнила функциите си и е демонтирана, винтовите купчини могат да бъдат извадени от земята и при необходимост да се използват повторно.

Заслужава да се отбележи, че всички тези предимства се притежават само от винтови пилоти, произведени в промишлено производство, чието качество отговаря на Международния критерий за приемане ICC AC358 Helical Foundation Критерии за приемане.

Недостатъци на основата върху винтови купчини

Използването на винтови купчини има редица ограничения, които много производители, за съжаление, се опитват да мълчат. В условия, когато компаниите, участващи в монтажа на основи, лесно преминават към нарушаването на технологичните стандарти, вие като клиент трябва да имате поне обща представа в кои случаи е нежелателно или напълно неприемливо да използвате винтови купчини.

Невъзможност за използване в райони със сеизмична активност

Изграждането на сгради върху основите на винтови купчини е разрешено само в райони без или в граница с умерена сеизмична активност.

Невъзможност за използване в почви, причиняващи бърза корозия на металите

Стоманените винтови купчини не трябва да се използват в почви с електрическо съпротивление по-малко от 10 Ohm * m, в почви с pH по-ниско от 5,5, а също и в почви с високо съдържание на органични съединения. Причината за тези ограничения е високата скорост на електрохимична корозия на стоманата при тези условия. Отговорният предприемач, който не е безразличен към дълголетието на строителната конструкция, преди да вземе решение за използването на стоманени винтови купчини, просто е длъжен да определи всички необходими характеристики на почвата на тази строителна площадка. Ако не е възможно да се определи агресивността на почвата, трябва да се придържате към изискванията, приети за купчини, инсталирани в почви с много висока корозионна активност.

Не се допуска проникване на винтови купчини в скалиста почва.

Тази категория почви включва шлакови сметища и депа за строителни отпадъци. Всякакви твърди включвания могат да повредят лопатките или дори вала на винтовата купчина по време на монтажа.

Препоръчва се да се избягва използването на винтови купчини върху почви, които не осигуряват достатъчно странична опора.

Те включват, например, торф, насипни мътни пясъци и др. Ако необходимостта от инсталиране на такива купчини в течна почва все още съществува, е необходимо или надеждно да ги свържете помежду си, или значително да се задълбочите. В съответствие с изискванията на стандарта ICC AC358, винтовата купчина в плътни почви трябва да бъде заровена с най-малко 1,5 m, докато в меки почви - с поне 3 m.

Нека да дадем пример: инсталирането на винтова купчина с дължина 2,5 м в района, където торфен слой лежи на дълбочина 2 м, е неприемливо, тъй като в този случай купчината ще бъде лишена от необходимата странична опора на почвата.

Фактори, влияещи върху трайността на винтовите купчини

Рекламата гарантира, че основата на винтовите купчини може да продължи поне век. Това наистина ли е така, или това е просто още един маркетингов ход? Практиката показва, че това е напълно възможно, тъй като някои от фаровете, издигнати под Мичъл, все още стоят.Нас обаче ни интересува съдбата не на фар в далечна Европа, а на малка селска къща някъде в Московска област, на Урал или на брега на Енисей. Колко дълго ще стои, като се издига върху основата на винтови купчини, направени не някъде и веднъж, а тук и сега?

Въз основа на експерименталните данни беше оценен експлоатационният живот на стоманени винтови купчини в почви с различно електрическо съпротивление. Според тези оценки, в почвата с ниска корозивност (например, сух шисти или сух пясък), купчини от поцинкован метал ще издържат най-малко 300 години, а от метал със защитно покритие - 800 и повече години. Впечатляващо, нали? Това обаче е идеален за почвата по отношение на способността (или по-скоро неспособността) да предизвика корозия на метала.

За сравнение, помислете за друга ограничаваща опция. При почви с много висока корозивност (морска почва, тиня, влажна глина, торф) средният прогнозен експлоатационен живот на стоманена винтова купчина е само 30 години (ако купчината е направена от поцинкован метал, тази цифра ще се увеличи до 70-75 години).

Трябва да се направи едно важно предупреждение. По време на всички тези изчисления се предполагаше, че купчината е произведена в съответствие със стандарта ICC AC358, използван на Запад, т.е. дебелината на стените на багажника му е 8 мм. Но на руския пазар е почти невъзможно да се намерят винтови купчини горещовалцувани стоманени тръби с такава дебелина на стената. Колко дълго ще продължи „стандартът“ на вътрешното производство в агресивна среда, т.е. купчина, изработена от заварена тръба с дебелина на стената 3-4 мм, не е известна на никого, но очевидно е значително по-малка от 30 (75) години.

От всичко изброено по-горе следва, че 100-годишното основаване на основата на винтови купчини, обещани в рекламата, са нищо повече от празни думи. Купите могат да издържат много по-дълго и значително по-малко - всичко зависи от качеството на продуктите и условията на работа, което не се споменава в рекламата.

По принцип животът на винтовите купчини зависи от три основни параметъра:

• дебелината на стоманата, използвана за направата на вала и лопатките на купчината,
• дебелината и качеството на защитното антикорозионно покритие,
• почвена химическа активност в тази област.

Без да знае тези характеристики на купчините и условията на работа, не може дори да се правят предположения за това колко дълго ще продължат.

Практиката за изгаряне на винтови купчини с вързове от метални канали или ъгли, широко разпространена сред нашите строители, допринася за намаляване на експлоатационния живот на винтовите купчини. Разбира се, подреждането на такива снопове между купчини е оправдано при инсталиране на основата в земята със слаба странична опора. Връзката на стоманени купчини с мостове от проводящ материал води до ускоряване на електрохимичната корозия на метала.

За да се избегне появата на бездомни токове, допринасящи за ускоряване на корозионните процеси, стоманените купчини не трябва да имат галванична връзка помежду си, както и с други строителни елементи, изработени от стомана. За да свържете купчините в една система, трябва да използвате дървена лента или метална лента, чиито елементи са свързани към купчините с помощта на скоби, изолирани от купчините с диелектричен материал.

Това всъщност е всичко, за което искахме да ви разкажем днес. Сега знаете всички плюсове и минуси на винтовите купчини и, надяваме се, разбрахте основната идея, която се опитахме да ви предадем. Винтовите купчини са отличен избор за създаване на основа, но те не могат да се използват винаги и не навсякъде. Само професионалист може да определи допустимостта на използването на винтови купчини във всеки случай. Повярвайте ми, разходите за привличане на специалист са несравнимо по-ниски от разходите за премахване на грешки, допуснати по време на проектирането и изграждането на основата.

Ще се интересувате

Каква основа да изберем за къща от бар

Видове и видове основи за частна къща